大中城市地震應急綜合演練系統(tǒng)開發(fā)及應用＊

侯躍偉 蔡 藝 吳 東 朱文青 趙 兵 李 群 王金寶 沈雁鴻 樊曉春

1）南京市地震監(jiān)測預警中心，南京 210019

2）南京市地震局，南京 210019

學術論文

大中城市地震應急綜合演練系統(tǒng)開發(fā)及應用＊

侯躍偉1，2）蔡 藝2）吳 東2）朱文青2）趙 兵2）李 群2）王金寶2）沈雁鴻2）樊曉春1，2）

1）南京市地震監(jiān)測預警中心，南京 210019

2）南京市地震局，南京 210019

以大中城市地震應急綜合演練系統(tǒng)設計需求作為切入點，結合大中城市實際地震應急演練工作中存在的問題，通過模塊化設計和軟件集成開發(fā)，實現(xiàn)演練系統(tǒng)人工虛擬化、智能化，從而提高演練效率，降低演練成本。該系統(tǒng)在南京市部門地震應急聯(lián)動中進行了實際應用和展示，取得了良好的實際應用效果。

地震應急；綜合演練；協(xié)同；城市地震

引言

地震應急演練是應急救援工作的基礎和前提，如何高效利用有限的資源，提高政府和有關部門對地震突發(fā)事件的快速響應和抵抗風險的能力，并為人民提供更快捷的緊急救助和相關服務，其重要性日益凸現(xiàn)。隨著我國城市化進程加快，大中城市人口日益密集，經(jīng)濟飛速發(fā)展，財富相對集中，但是，潛在致災破壞性因素也在飛速膨脹和增加，其中最為典型的就是破壞性地震，特別是2008 年5月12日發(fā)生在四川汶川的8.0級特大地震，造成近7萬人死亡，1萬多人失蹤，直接經(jīng)濟損失8 541億元，給人民群眾生命財產(chǎn)造成了巨大損失。地震作為我國自然災害種類之一，事件多發(fā)、致災頻繁、災害嚴重、減災緊迫是不爭的事實。面對地震等突發(fā)性公關事件，我國確立了黨委領導、政府負責、部門聯(lián)動、軍地協(xié)作、社會參與的應急工作指導方針，體現(xiàn)以人為本、預防為主、預防與處置相結合的應急管理工作原則，為減災防災奠定了堅實的基礎［1］。

本文從當前地震應急演練實際應用出發(fā)，通過模塊化設計和軟件集成開發(fā)，滿足大中型城市各部門開展集中或分散的地震應急綜合演練需要，實現(xiàn)演練系統(tǒng)的人工虛擬化、智能化，從而提高演練效率，降低演練成本。

1 系統(tǒng)需求分析

地震應急演練在國外尤其是日本、美國等發(fā)達國家已形成比較完善的體系。日本政府、企業(yè)和民眾都高度重視應急教育和防災演練工作，有針對不同受眾人群而制定的不同類型的演練方案，如指揮官、作戰(zhàn)員、社區(qū)義工、居民等。日本民眾的防災意識基本上貫徹到了工作、生活的每個環(huán)節(jié)［2］。美國也一貫重視通過立法來界定政府機構在緊急情況下的職責和權限，先后制定了上百部專門針對自然災害和其他緊急事件的法律法規(guī)，建立了以 《國家安全法》、《全國緊急狀態(tài)法》和《災難和緊急事件援助法案》為核心的危機應對法律體系。美國應急平臺支撐體系主要包括科研基地、各類大型軟件系統(tǒng)和教育培訓體系等，為建立統(tǒng)一指揮、功能齊全、反應靈敏、運轉高效的應急平臺體系提供關鍵技術，以實現(xiàn)公共安全應急的一體化、實時化和精確化［3］。

我國地震應急演練主要以地震桌面演練為主，特別是由省、市政府組織的大型綜合地震應急演練，參與部門和人員多、計劃周密、場面宏大，為宣傳應急預案、普及防震減災知識起到了積極的作用。但同時也存在很多問題，如耗費大量資源，干擾正常社會生活，甚至可能造成不必要的地震恐慌［4］。“十五”期間，在中國地震局和相關省、市地震部門的努力下，建成了31個省級抗震救災指揮技術系統(tǒng)，并初步構建形成了一部分地震應急指揮技術系統(tǒng)內(nèi)部框架理論和成果；同時，國家還開展了基于網(wǎng)絡系統(tǒng)和GIS等技術下的地震應急快速響應系統(tǒng)［5］、地震應急指揮輔助決策系統(tǒng)、地震應急指揮命令系統(tǒng)和地震應急信息通告系統(tǒng)等地震應急專用軟件的研制［6－9］，但在大中城市地震應急演練中仍存在一些問題。

1.1 缺乏大中城市地震應急演練綜合系統(tǒng)平臺

目前，傳統(tǒng)地震應急演練以桌面推演為主，存在演練內(nèi)容和表現(xiàn)形式單一、枯燥，演練耗時周期長等缺點。“十五”期間，國家投資國家、區(qū)域、城市三級層次的地震應急指揮體系，為國務院和各省政府開展地震應急、實施抗震救災指揮提供指揮場所和各種必要的技術手段［1］。在地震發(fā)生時，在基礎數(shù)據(jù)庫和現(xiàn)場信息的支持下，可以迅速判斷地震的規(guī)模、影響范圍、損失等情況，并據(jù)此提出一系列科學的救災方案和調(diào)度方案，協(xié)助指揮人員實施各種地震救災行為，實現(xiàn)地震應急信息快速傳遞、高效處理，提高應急救災指揮與決策的技術水平，最大限度地減少震時的混亂和人員傷亡。針對大中城市地震應急演練卻沒有具體的應急聯(lián)動系統(tǒng)平臺。

1.2 缺乏應急聯(lián)動協(xié)同機制

汶川特大地震應急救援和抗震救災實踐表明，我國應對巨大地震災害的各項準備工作仍有許多薄弱環(huán)節(jié)，各部門之間缺乏有效的溝通機制和聯(lián)動協(xié)同能力，單打獨斗現(xiàn)象較為普遍。面對汶川地震近40萬km2的地震災區(qū)，救援隊伍調(diào)度、災害現(xiàn)場責任制、災情信息溝通、基礎數(shù)據(jù)交換、水庫堰塞湖搶險、滑坡泥石流搶險、災害損失評估、救災物資發(fā)放、通信資源的統(tǒng)一使用等諸多事項，在震后初期表現(xiàn)得較為無序，救援場面較為混亂，救援指揮工作缺乏統(tǒng)一部署和有效的部門間協(xié)調(diào)，直到后期才逐步納入統(tǒng)一管理的軌道［6］。

1.3 缺乏應急救援處置演練集成培訓內(nèi)容

地震作為小概率事件，大多數(shù)非地震部門和人員都沒有經(jīng)歷過地震，也缺乏相關地震應急知識的培訓，在震后很難做出科學的應急決策。在實際地震應急工作中，傳統(tǒng)地震應急救援培訓的培訓對象單一、適用范圍窄、受眾人群范圍狹窄，不能滿足對不同部門、不同行業(yè)地震應急人員進行專業(yè)化、系統(tǒng)性培訓。

2 系統(tǒng)總體架構及功能

2.1 系統(tǒng)總體架構

大中城市地震應急演練系統(tǒng)的整體架構分為3層（圖1）。

（1）基礎模塊：對系統(tǒng)進行整體數(shù)據(jù)和后臺管理，包括基礎數(shù)據(jù)字典、權限管理、預案管理和用戶管理等模塊，為應用提供信息服務支持。

圖1 地震應急綜合演練系統(tǒng)的組成及功能

（2）應用模塊：主要包括應急演練制作、應急演練執(zhí)行和應急培訓執(zhí)行3大功能模塊，是系統(tǒng)運行的關鍵和核心。用戶通過系統(tǒng)登錄平臺，可以參與在線應急演練、應急知識學習和考核。

（3）開發(fā)模塊：提供豐富的系統(tǒng)平臺接口，在后期的開發(fā)中可以架構Web GIS技術，地震災情信息的查詢、定位以及協(xié)同標繪等功能，通過本系統(tǒng)進一步進行APP軟件開發(fā)，實現(xiàn)更加便捷的綜合移動應急演習。

2.2 系統(tǒng)主要功能

2.2.1 應急演練腳本制作

應急演練腳本的制作依據(jù)中國地震局《國家地震應急預案》要求，結合各大中型城市編訂的地震應急預案和在實際地震應急工作中積累的實戰(zhàn)經(jīng)驗，確定地震事件的類型、名稱以及參演人員的角色分工，主要包括設定計劃名稱與計劃、設定計劃腳本事件分類、設定計劃腳本事件、設定計劃參與角色、分配和設定參演角色事件關聯(lián)角色和開放演練計劃可執(zhí)行6個方面內(nèi)容，這些是決定整個應急演練能否順利開展的關鍵，屬于非系統(tǒng)干預部分。

2.2.2 在線聯(lián)網(wǎng)應急協(xié)同演練

在線聯(lián)網(wǎng)應急協(xié)同演練是系統(tǒng)的核心，也是演練能否順利執(zhí)行的關鍵；根據(jù)應急演練腳本內(nèi)容，各相關部門通過網(wǎng)絡協(xié)同參與演練（圖2），主要包括：

（1）開放簽到通知：以應急指揮部名義，通過本系統(tǒng)向相關聯(lián)席會議成員單位和相關企事業(yè)單位等發(fā)送通知郵件，各參演用戶可簽到熟悉演練主頁，并查看通知詳細信息。管理員亦可收集簽到人數(shù)，確定正式開始時間；

圖2 地震應急綜合演練執(zhí)行流程圖

（2）開始演練：各成員單位點擊確定開始演練，正式開始演練，并觸發(fā)演練腳本第一個事件。演練分組按照預案要求進行劃分，各參演單位在各自小組內(nèi)參與對觸發(fā)事件的討論意見，并由組長進行最后提交；

（3）暫停演練：點擊確定暫停演練，將暫停演練執(zhí)行，系統(tǒng)事件將暫停，直到點擊演練繼續(xù)恢復執(zhí)行。相關事件的執(zhí)行時間將扣除暫停時長，自動計算觸發(fā)時間；

（4）終止演練：點擊確定終止演練，將結束當前計劃演練執(zhí)行。終止演練后導演組與專家組仍然可以繼續(xù)發(fā)布點評，直到演練總結結束；

（5）發(fā)布演練總結、專家點評：在規(guī)定時間內(nèi)，各參演單位提交演習內(nèi)容后，指揮部跟進事件進展，對演練中出現(xiàn)的問題進行總結分析，并通過系統(tǒng)同步傳遞給參與單位。專家組也可以對事件演練效果進行評估和打分，以便更好實現(xiàn)演練目的；

（6）演練結果公示查看：對全部演練事件、時間進行回顧和總結，并可以進行打印輸出。

2.2.3 應急培訓系統(tǒng)

通過系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中對培訓內(nèi)容進行編制和管理，將防震減災基本知識、應急流程、預案等內(nèi)容進行集成，采用多種方式進行考核和展示，可通過選項按鈕對系統(tǒng)進行計劃名稱、計劃狀態(tài)、計劃創(chuàng)建時間等培訓編制庫的設置，也可以通過上傳課件界面對該培訓計劃課件進行上傳、修改或刪除操作。在線培訓評測功能對全體用戶開放，也是應急培訓系統(tǒng)的核心。用戶完成在線學習培訓課程后，完成習題，點擊提交答案，即可當場得到本次答題的得分、習題答案等。

2.3 系統(tǒng)拓展模塊

項目以應用框架設計思想為基礎，通過參數(shù)配置來構造具體的應用系統(tǒng)，具有良好的擴張性。本系統(tǒng)兼顧了演練、分析、培訓、決策指揮等多種功能，具有靈活組織、多種運行模式的特點。基于應急演練系統(tǒng)的應用，依托系統(tǒng)擴展性、動態(tài)數(shù)據(jù)建模，可擴展應用到各級應急演練中，結合培訓模塊，本系統(tǒng)同時包括了豐富的、可擴充的外部通訊接口能力，包括視頻、音頻、短信以及當前流行的Web GIS技術，以實現(xiàn)地震災情信息的查詢、定位以及協(xié)同標繪等功能，實現(xiàn)更加便捷的移動綜合應急演習。

3 系統(tǒng)實例

通過系統(tǒng)需求分析、模塊化設計、軟件開發(fā)及測試等工作，采用J2EE三層體系架構、Web Service、工作流、Ajax、html5等技術，實現(xiàn)大中城市地震應急演練系統(tǒng)的開發(fā)和應用，包括地震應急演練仿真模擬、地震應急知識內(nèi)容培訓和考核等功能，為大中城市不同聯(lián)席部門、不同行業(yè)提供統(tǒng)一的地震應急演練平臺。該系統(tǒng)在南京市地震應急聯(lián)席部門聯(lián)動中進行了實際應用和展示，達到了較好的交互使用效果，圖3給出系統(tǒng)的幾個主要界面，分別為用戶登陸界面、系統(tǒng)主界面、地震應急演練執(zhí)行界面和應急培訓考核界面。

圖3 地震應急演練系統(tǒng)實例

4 結語

本文以大中城市地震綜合應急演練作為系統(tǒng)設計切入點，利用J2EE三層體系結構，采用基于Ajax的協(xié)同Web應用開發(fā)平臺，實現(xiàn)了大中城市內(nèi)不同聯(lián)席部門、不同行業(yè)在共同的環(huán)境下進行協(xié)同配合、相互支援、統(tǒng)一調(diào)度指揮和行動的地震應急演練操作平臺，通過各部門體驗式地震應急模擬培訓系統(tǒng)的使用，能夠認清形勢，提高認識，站在全局和戰(zhàn)略的高度，聯(lián)系本地區(qū)、本部門的實際，把地震應急管理工作抓緊、抓實、抓好；加強研究，完善體系，全面提升應急管理工作的質(zhì)量和水平，促進政府管理的理論創(chuàng)新和實踐創(chuàng)新。在地震發(fā)生時，能夠做到統(tǒng)一指揮，有序調(diào)配，合理分工，相互溝通的地震應急保障能力。該系統(tǒng)的主要創(chuàng)新和特點有：

（1）便捷、高效。基于互聯(lián)網(wǎng)技術集成開發(fā)的應急演練系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)的桌面式推演方式表現(xiàn)形式單一、演練效果差等缺點和現(xiàn)場演練周期長、耗資大等特點，本系統(tǒng)具有操作簡單、便捷高效和跨平臺使用等優(yōu)點；

（2）協(xié)同、仿真。采用時間－事件軸控件實現(xiàn)不同部門和人群在特定的時間－事件中按照應急預案工作要求，統(tǒng)一協(xié)同完成演練任務；同時，系統(tǒng)還特別模擬實際地震應急工作中出現(xiàn)的突發(fā)狀況進行有序處置，增強了對演練效果的仿真度；

（3）評審、評判。構架了專家評審和評判功能。在應急演練執(zhí)行、編制和培訓考核中進行專家點評和評判，對應急處置演練的效果和針對性將會有較大提升；

（4）開源、拓展。采用開放式的平臺設計和人性化的交互界面，為后期地震應急GIS信息查詢以及APP開發(fā)奠定堅實的基礎。

致謝：本文得到了南京市協(xié)同軟件公司的大力支持，審稿老師提出了積極的建議，在此一并感謝。

（作者電子郵箱，侯躍偉：houywswu＠163.com）

［1］姜立新，帥向華，聶高眾，等.地震應急聯(lián)動信息服務技術平臺設計探討.震災防御技術，2011，6（2）：156－163

［2］楊興坤.日本預防與應對地震的經(jīng)驗與啟示.國際地震動態(tài)，2015（3）：31－36

［3］美國地震應急救援體系建設的幾點啟示.江蘇省地震局網(wǎng)站.（2012－05－31）［2015－05－20］.http：∥www.js－seism.gov.cn/info/2012/5/31/info＿15＿9962.html

［4］鄭通彥，鄭毅.地震應急桌面演練關鍵問題研究.震災防御技術，2014，9（3）：533－539

［5］李東平，趙錦慧，沈曉健，等.基于GIS技術的浙江省地震應急指揮演練系統(tǒng).地震研究，2006，29（3）：290－293

［6］帥向華，楊天青，馬朝暉，等.國家地震應急指揮技術系統(tǒng).北京：地震出版社，2009

［7］帥向華，姜立新，劉飲，等.地震應急指揮技術系統(tǒng)設計與實現(xiàn).測繪通報，2009（7）：38－41

［8］周柏賈，賈群林.地震應急演練虛擬仿真應用技術.自然災害學報，2011，20（5）：50－64

［9］姜立新，聶高眾，帥向華，等.我國地震應急指揮技術體系初探.自然災害學報，2003，12（12）：1－6

Development and application of urban earthquake emergency integrated drill system

Hou Yuewei1，2），Cai Yi2），Wu Dong2），Zhu Wenqing2），Zhao Bing2），Li Qun2），Wang Jinbao2），Shen Yanhong2），F(xiàn)an Xiaochun1，2）
1）Earthquake Warning Center of Nanjing City，Nanjing 210019，China
2）Earthquake Administration of Nanjing City，Nanjing 210019，China

This paper analyzes the requirements of urban earthquake emergency integrated drill system.Combined with the presence of actual emergency drill of cities in each department issues，a system with artificial virtualization and intelligence is achieved through the modular design and software integration in order to improve efficiency and reduce drill costs.The system has been successfully applied to emergency response departments in Nanjing.

earthquake emergency；integrated drill；collaboration；urban earthquake

P315；

A；

10.3969/j.issn.0235－4975.2015.11.005

2015－06－23；采用日期：2015－08－06。

南京市科技發(fā)展計劃項目（2014sc331013）和南京市2015年度地震短臨跟蹤項目資助。